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有关Pet瓶全面知识解读

有关Pet瓶全面知识解读
一、谁为未来埋单
2004年中国饮料市场规模达到2449万t,尤其是茶、果汁、功能性饮料的高速增长继续为热灌装PET瓶带来机遇,若以60%的PET包装采用率和1000ml的PET瓶标准测算,至少会有上百亿只以上的PET瓶需求。
而啤酒,则是一个技术攻关和消费心理学的问题。除了保鲜、杀菌等问题,消费者能否接受塑料瓶装的啤酒也是一个尚待验证的问题。人们期望着在2005年能有3.5%的PET瓶装啤酒。显然,相对于2002年的0.1%而言,这是一个值得冒险的尝试。
二、PET的吹瓶技术
“就业内有关人士中华包装瓶网认为中国的包装机械与pet瓶子生产,远远赶不上饮料的发展”。在吹瓶领域,中国目前发展的主要是两步法,因为两步法的效率相对比较高一些。从吹瓶来看,国外已经达到每小时50000多瓶,甚至70000多瓶,我国刚刚才25000瓶。
西得乐(Sidel)的亚太总裁张忠先生认为,全世界的一步法市场正在下降,二步法正在成长,主要原因有两个:第一是,现在的瓶胚随处可以买到,瓶胚的商业化非常普遍;一步法的成长当时是有一个因素,就是客户在很多地方没有方法找到合适的瓶胚,而现在由于瓶胚的大量生产,客户可以很方便地获得瓶胚而无需自己生产。第二是,二步法在成本和质量上都比一步法有优势。在吹瓶市场中,包装瓶的成本具有极其敏感的特性,两个至关重要的因素决定了投资回报率:机器的生产能力和每个吹瓶工位的产量。西得乐推出的“双模腔”概念(在同一模具上开出双模腔),在同一工位上同时吹制2个瓶子,非常适合单人装小型容器的规模化生产。西得乐的SB020二代双模腔设备产率可以达到60000瓶/h。
SIGCorpoplast公司的董事总经理OlafWeiland先生认为,“未来每一个生产厂商都会在自己的工厂里生产自己所需要的容器”。显然从经济效益讲,运输空瓶到灌装厂会增加成本。现在饮料行业的生产是从吹瓶、灌装到包装一条龙,提高整线效率。两步法具有重量轻、操作简单、生产灵活等特点,可以直接使用瓶胚而不必考虑PET原料等诸多问题,将精力集中在成品灌装等环节。中国区总监陈俊添先生介绍了SIGCorpoplast的吹瓶机,其更换模具时间短,每个模腔每小时产量可以达到1630瓶,速度是很快的。
Krones公司的ContiformH40拉伸吹塑制模机,可以进行热成形瓶子和标准瓶子的生产,500ml的瓶子的产量为4幸运284000瓶/h,适合于热灌装PET瓶吹瓶。
三、绿叶对根的情意
瓶盖是一个经常被消费者忽视的细节,但对于厂商,这却是个大问题。意大利捷飞特的李克平先生对瓶盖和瓶盖模具有着多年的研究,“生产塑料瓶盖看上去很简单,但是,塑料瓶盖模具的制造蕴藏着很高的专业技术”。捷飞特公司以设计和制造多腔位、高精度、热流道的注塑模具著称。2000年捷飞特公司研制出64腔快速成型瓶盖模具,并在Nestal快速注塑机上实现3s一个开合,创造了64腔等级的瓶盖模具开合周期的世界纪录。“欧洲许多塑料瓶盖生产厂家追求的是在确保瓶盖物理功能的情况下,尽量减轻瓶盖克重、提高生产率,以便降低成本增加市场份额。”捷飞特公司顺应市场需求,开发出MIVA系列瓶盖。以MIWAL3P为例,28mm,仅有1.5~1.6g,比传统的PET瓶塑料瓶盖轻1g,这种瓶盖只要旋转90°就可以打开,开启扭矩低,老少适宜。目前,已有7套捷飞特公司提供的这种64腔瓶盖模具在娃哈哈集团使用。捷飞特公司还发明了非旋转双料注塑模具的专利技术,用于一次性生产带衬垫瓶盖。这一发明大大节省了带垫瓶盖对生产设备的投资。带垫瓶盖的传统生产是由注塑瓶盖设备、注塑或滴塑衬垫设备以及组装设备来实现,用捷飞特公司的双料注塑模具,可在原有的注机上增加一个注塑单元即可轻而易举的实现带垫瓶盖的生产。
萨克米SACMI的压制瓶盖是另外一种技术,它与传统的注塑瓶盖不同,是第一个将压塑制盖设备推向市场的机械制造商。萨克米旋转式液压机使得模具简单化,因此压缩成型所需要的投资成本远少于注射成形的成本。由于萨克米同时完全自行设计和制造塑胶盖模具,使其具有较大的整体优势。根据萨克米的介绍,这种压制瓶盖非常适合圆形瓶盖的生产。萨克米在7月份ProPak展出了600个/min打盖机,但他们最快的产品达到了1200个/min,目前已经有7台这种产品售出。
注塑和压制瓶盖代表了两种不同的工艺,前者可以买各种模具,进行灵活的式样幸运28投注技巧设计,可以设计相对复杂的盖子,但模具成本较高;而压制瓶盖则相对成本较低。
百利盖Bericap是专业提供瓶盖的德国家族企业,下属18家企业,2003年销售额达到3.1亿欧元。在中国的昆山公司成立于1998年,在中国主要提供30/25和PCO28瓶嘴的瓶盖,38mm、48mm和五加仑的TamperEvident瓶盖。以及功能性瓶盖(如瓶装水的防盗盖)。其为中国的“非碳酸水饮料”行业生产了大约9亿只30mm瓶盖。目前推出的“百利盖服务包”是与用户一起研究的新的包装形式,已经远远超出了标准瓶盖的设计。如在38mm热灌装领域,SK38/16DoubleSeal热灌装瓶盖成为大型设备进行高效灌装的理想解决方案。
台湾欣全属于康师傅集团下属的公司,也是食品饮料包装用瓶盖、瓶胚的专家,其创新的KingCan瓶盖可以为各种可重复灌装或不可回收日用包装如玻璃瓶、塑料瓶、纸盒和金属容器提供瓶盖,也可以提供多种带垫片或无垫片的瓶盖;颜色可以多种多样,提供单色到4色的顶部印刷或浮雕,以利于品牌宣传;同时为PET瓶口提供专利的内塞式密封盖的设计与制造。
挑战无处不在的空气
PET瓶具有透明性好、化学性质稳定、阻隔性能较好、质轻价廉和可回收利用等优点,但有3种PET瓶包装需要阻隔性:一是对O2敏感的果汁和乳制品以及小瓶的碳酸饮料;二是含CO2的产品;三是既对O2敏感又含CO2的产品,如啤酒。作为啤酒瓶,PET瓶的阻隔性受到了严峻的考验,啤酒包装是所有饮料中要求最高的。这就是2002年全球2500亿个啤酒容器中只有不足0.1%使用PET瓶的原因。
首先是耐压强度,能够阻止高压下CO2的渗出和外界O2的渗入;其次是耐热强度,要能耐得住巴氏灭菌的高温;第三是耐冲击度。提高PET瓶的阻隔性功能成为各大公司的主攻方向,这涉及到原料、设备、加工工艺以及PET的改性等。
目前,阻隔技术主要体现在几个方面:第一是表面涂层法,如西得乐公司的Actis技术,采用无定形碳涂层,比普通PET瓶的隔氧效果提高30倍,成本仅是玻璃瓶的78%、金属罐的65%,在回收利用上具有明显的优势。其Actis20型等离子涂层机,每小时可以处理10000个0.6L的PET瓶。西得乐在2001年曾在中国大举推广了Actis涂层技术,但当时中国甚至全世界的PET瓶在啤酒市场的普及显然被高估了。但今天已经不同了,20世纪70年代后期出生的年轻人几乎是含着、抱着、提着PET瓶长大的,认可度已经大为提高;而Actis涂层的PET瓶在非常挑剔的德国啤酒市场已经获得了客户和消费品的高度接受率。西得乐集团执行副总裁PaulHolderith先生认为,在中国推广的机会已经来临,但西得乐将会寻找合作伙伴一起来推广,中国的饮料行业有许多勇于创新的先锋企业,因此双赢的空间非常大。SIGCorpoplast公司的Plasmax涂层设备经理ArneAndersen先生告诉记者,Plasmax涂层设备采用“等离子激发化学制品气化、沉降”(PIVCD)技术生产PET灌装瓶身。这种等离子技术采用两种气体混合,点燃气体产生化学反应在PET瓶内壁涂成一层SiO2。这种涂层完全透明,不会改变原来PET瓶的颜色;涂层可以用化学剂清洗,完全回收;由于涂层是无机物,不会与产品发生反应,因而保证了安全性。根据Andersen的数据,涂层PET瓶比未涂层的成本大约每1000个瓶子增加100元左右;但如果选择涂层,就可以减薄PET瓶壁的厚度,减轻瓶重,从而降低制瓶成本。Plasmax12D涂层瓶子及系统,各种尺寸(0.4~1L)的PET瓶的涂层速度为10000瓶/h。
采用真空等离子增强化学气象沉积法的技术得到了来自日本公司的强有力支持。这种钻石型碳处理工艺DLC,主要是由日本日精爱思比ASB、日本麒麟啤酒、三菱商事等公司合作开发的。这种镀膜的DLC膜的PET瓶对O2阻隔性能比普通PET瓶提高了20多倍,对CO2提高了7倍。透明度非常高,涂层柔软,不易龟裂,耐酸碱度强。目前正在开发相应的生产设备,并向中国市场推进。
而阻隔性硅胶涂层则由可口可乐公司与德国克朗斯KRONES等公司合作开发了“提高阻隔性的硅处理PET瓶”,其工艺费用比采用PEN瓶或多层涂层瓶更为经济。但这种涂层可能使得PET瓶外层充满针状小孔;瑞士利乐TetraPak公司也开发了在PET瓶内等离子涂覆SiO2技术,在瓶内壁形成厚度为0.1~0.2mm的玻璃状阻隔涂层,用这种瓶子罐装啤酒,货架期可延长到4~12个月。每小时可以处理18000个0.2~2L的啤酒瓶。
其他涂层技术如意大利的西帕SIPA公司采用美国PPG公司的环氧-胺阻隔涂料,生产了环氧-胺外涂层的PET瓶,形成光亮的耐划伤阻隔层;利乐采用陶氏DOW化学公司的热塑性环树脂,用两层的瓶来调整阻隔层的厚度;美国杜邦DuPont公司也在开发两段涂覆技术,对O2和CO2的阻隔性可以提高到30倍以上。
除了喷涂阻隔层技术外,混合材料改性法配以多层共挤成型技术,市场发展也很快。在PET瓶中加入其他物质,如PEN、LCP、MAX6等,形成新的塑料包装材料。这种方法有材料共混改性、共聚改性、多层复合改性以及纳米级PET塑料(NPET)等。敢于创新的珠海中富工业集团是国内PET瓶产量领先的公司,是最早获得可乐认可的PET瓶生产厂家。他们采用多层的复合改性,采用Kortec公司提供的多层共注工艺制成的PET瓶,可以经受67℃高温,啤酒保质期可以达到6个月;加拿大的HUSKY公司提供的用于生产阻隔性瓶子多层瓶胚的方法,气体的阻隔层是通过共挤出吹塑和最终型胚分开的方法制成。
克朗斯的BestPET等阻隔型涂层可以以2万瓶/h的能力处理单层结构的PET瓶,在啤酒、果汁、茶饮料、汽水和香水容器上获得工业化的应用。
灌装比拼
2001年的市场革命以统一“鲜橙多”的热灌装PET瓶果汁饮料拉开了帷幕;而汇源为了夺回在果汁饮料市场的领导地位,引进PET无菌冷灌装线,年加工能力超过100万t,一举扭转颓势,其中“他+她”借助于出色的市场营销,4个月的销售量就杀入前列。
PET瓶无菌冷灌装技术,可以通过降低PET瓶的克重而降低成本,但无菌PET设备的投资成本非常高,一条线的成本在1000多万欧元左右,而且对于厂房的环境卫生要求很高。国内灌装加工机械大约200家,具有整机、成套生产能力的不足30家。灌装国内最高才只有36000瓶/h,而国外已经达到70000多瓶/h。国内基本上以热灌装线为主,只有乐惠等有限厂家才能提供冷灌装线技术。当PET粒子的价格平缓时,加上耐热PET瓶的模具设计及设备技术的提升,可以进一步降低克重时,无菌灌装空瓶成本的优势就逐步消失。西得乐公司的梅军先生告诉记者,真正的考验是来自含奶的茶饮料(如奶茶、咖啡奶等),这些生产线必须采用无菌PET瓶灌装线。
成熟的啤酒市场日益下滑,走出低谷关键是要提倡产品质量以及突破性的包装手段。SIG-Simonazzi开发全新的啤酒杀菌工艺实现了长期保存PET瓶装啤酒的稳定质量,即增强型的压力冷杀菌EPT,就是在高速状态下(根据压力梯度)对已经灌装好的塑料瓶装啤酒采用高压水处理和半绝热的快速热处理相结合的方式进行杀菌。这种EPT工艺的特点是对已经灌装好的啤酒产品,直接应用于产品和包装材料(瓶子和盖子)上,从而杜绝了灌装过程中的二次污染。
广州乐惠公司的迟宗波先生认为,可以充分借鉴国外冷灌装的优点,开发适合中国国情的无菌冷灌装线。如消毒机采用克朗斯Krones模式,我国空气质量较差,在瓶子的吹塑、输送过程中容易产生二次污染,克朗斯模式可以有效对瓶子内外壁进行消毒杀菌;冲瓶机应采用KHS公司的三通道模式,使得调节方便,若消毒剂杀菌不彻底可以在冲瓶机中再加一道消毒剂杀菌;在灌装阀的结构选择PROCOMAC模式,因为国内目前在橡胶密封材料差距较大,克朗斯和KHS公司的电磁膜片阀对于膜片密封件要求很高,而Procomac选用成熟无菌罐装的无菌阀组,结构简单,而且采用非插入式、非密封灌装以减少运动部件,有效地降低了运行和维护费用;洁净室采用Procomac公司的设计,通过隔离服对设备操作,操作环境要求低。乐惠的无菌冷灌装线在北京汇源已经运行,可适合350~2500ml的PET瓶装高酸、低酸及中性的果蔬汁、茶及各种饮料,保持了饮料的口感,保鲜度好,减少包装材料成本达1/2~1/3。由于瓶子无需承受高温,可以自由设计瓶型而无需担心瓶子受热变形(而这对于市场营销上的考虑非常重要)。
但冷或热灌装线并不是决定市场的关键因素,如隶属顶新集团的味全果汁,尽管采用热灌装工艺,但其采用冷链进行储存、运输等,其口感依然很好,在华东市场销售一直不错。因此,内容物其实是赢得消费者最为关键的因素。
贴标技术
在灌装线中,贴标机的技术含量比较高,国内市场仍然处于国外品牌垄断的地位,目前国内只有广东平杭机械厂能够跟得上市场的发展。从市场的角度而言,SIGAlfa阿尔法公司中国区经理梁彤先生认为,贴标机一方面要在运行速度和灌装机的速度持平的前提下灵活适应客户的需求,另一方面就是降低成本的要求。从技术而言,在国内处于领先位置的克朗斯贴标技术部Robert先生认为贴标机方向就是组件式贴标机,同一台机器满足几种不同的贴标方式。其中国部经理冯建欣女士提到了克朗斯去年新推出的直接套管SleevematicDS和SleevematicDSInline内嵌直接套管两种贴标机,可以无需真空装置,减少清洁工作。
萨克米贴标机Opera性能十分卓越,其滚动贴标机可以连续有效地以60000瓶/h工作,可以为空瓶和实瓶贴标签,甚至可以为不足13g的轻瓶子进行贴标;同时他们也适合最新的标签材料(18mm的OPP或PET),在使用上与其他材料上没有差异。以前的贴标机的最大问题是在于装瓶流水线的效率问题,用户往往会安排2或3台贴标机并行工作,特别是在滚动贴标过程中,往往有两三台机器。当线性布置的机器在同一条流水线上工作,这显然是浪费资金。而滚动贴标机在效率上和速度上都有着较好的保证,同时适合收缩标签。目前,萨克米正在攻克在非直壁的瓶身上贴标以及不干胶标签实现高速化技术。
回收技术
PET瓶回收处理方法中,除了物理方法之外,化学回收日益受到重视,其中澳大利亚的Petrecyclepty公司的penew专利技术正在应用中,该装置可以处理100kt的PET瓶。该工艺是将处理着色或有涂层的PET瓶废弃物,其过程是将PET瓶经乙二醇蒸汽蒸1h,使之脆化,然后将其磨碎至1mm大小的颗粒,除去杂质,醇解为低聚体,包括部分对苯二甲酸单体;再经特殊过滤工序除去颜料添加剂或涂层杂物,最后产品在现有装置与新鲜单体混合、酯化即可制得无色的PET瓶。
期待辉煌
近几年塑料包装市场迅速增长,产量平均年递增11%以上,PET瓶功不可没。正如SIG饮料机械公司总裁陈志俊先生认为,尽管PET包装成本问题仍未解决,但由于形状丰富,改进工艺可以增加保鲜期,易运输、保存和回收,在中国前途

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